600MW机组汽机低旁压力和温度自动控制系统分析

　　旁路系统主要作用是在各种机组运行工况下，保证再热器有足够冷却，在机组启动过程阶段，配合锅炉控制汽压，使机组在启动时的蒸汽参数满足预定要求，即适应锅炉与汽轮机在启动阶段的特性，加快启动速度；在机组甩负荷时，旁路系统维持锅炉在最低允许负荷下运行，汽轮机转速在3000 rpm，或者带部分厂用电负荷下运行，待故障排除以后，可以并网，能够迅速带负荷，减少停机次数。

　　再热凝汽式机组旁路系统一般分为2级，即高压旁路和低压旁路，高压旁路为锅炉过热器出口蒸汽经过减温减压以后，到再热器进口，低压旁路为再热器出口蒸汽经过减温减压以后，去凝汽器，低压旁路系统设备参数如表1，监视画面如图1。

表1 低压旁路系统设备参数

　　锅炉上水结束以后，排汽压力低于30kPa时，锅炉开始点火，在此阶段禁止开启低旁；随着锅炉燃料增加，低旁压力慢慢上升，在汽机冲转前，或者主汽压力达到3.7MPa，主汽温度达到320℃以后，蒸汽流量达到空冷岛最小防冻流量时，开启低压旁路，将压力控制切为自动，进入压力控制方式，低旁维持再热蒸汽压力（0.8～1.0）MPa，满足冲转、并网、带负荷等运行要求，随着高中压控制阀的开启，低旁开度逐渐关小，机组并网以后，随着负荷增加，压力定值升高，低旁逐渐关闭。

图1 汽轮机低压旁路系统

1 低旁保护快关

　　低旁保护快关逻辑如图2。

图2 低旁保护快关

　　如果低旁A出口蒸汽温度＞160.00℃，并且≯500℃，或者＜161.00℃时，1s内变化不超过±5℃，则发出低旁A出口蒸汽温度高和保护关信号。

　　同理，如果低旁B出口蒸汽温度＞160.00℃，并且≯500℃，或者＜161.00℃时，1s内变化不超过±5℃，则发出低旁B出口蒸汽温度高和保护关信号。

　　如果凝汽器水位高高、排汽温度高高、排汽压力高高任一条件发生，延时2s，发出低旁A或者低旁B快关信号。

2 低旁压力控制

　　低旁压力控制PID优化算法块1036的过程变量PV为再热蒸汽压力，其设定值SP为第一级压力经过分段线性算法块1030的值，与运行人员手动给定值比较，进行大选以后的值，过程变量PV与设定值SP之差进行PID运算，输出AO至2输入平衡算法块1038的输入X，低旁A和低旁B均手动时，跟踪方式STR=1，AO=TR=低旁A和低旁B指令平均值，由加法算法块1047通过AI1、AI2的输入系数设置k1=k2=0.5实现，2输入平衡算法块的输出Y1为低旁A输出，Y2为低旁B输出，其偏置BIAS为低旁A指令与低旁B指令之差，分段线性算法块1030的参数设置如表2。

 表2 分段线性算法块1030参数设置

图3 低旁压力控制

　　低旁A和低旁B均手动时，2路全处于跟踪状态，TS1=TS2=1，Y1=TR1=低旁A指令，Y2=TR2=低旁B指令。

　　低旁A控制自动，低旁B控制手动时，TS1=0，TS2=1，Y2=TR2，Y1=2X-Y2。

　　低旁A控制手动，低旁B控制自动时，TS1=1，TS2=0，Y1=TR1，Y2=2X-Y1。

　　低旁A和低旁B均自动时，2路全处于自动状态，TS1=TS2=0，Y1=X＋BIAS，Y2=X－BIAS。
 

3 低旁A指令和低旁B指令

　　当低旁A切手动时，低旁A指令由运行人员通过模拟手动站优化功能算法块1057输出Y，当低旁A自动方式时，Y=X=低旁A输出。

　　当低旁A保护快关动作时，TS=1，Y=TR=模拟量输入选择算法块1063输出AO=AI1=0.00%，当低旁A指令与其阀位反馈偏差超过±10%时，或逻辑算法块1060输出DO=1，模拟手动站优化功能算法块1057强制手动MRE=1，低旁A指令由运行人员通过模拟手动站优化功能算法块1057给出。

　　低旁B指令分析同理。

图4 低旁A指令

4 低旁流量计算

　　再热蒸汽压力和温度各自经过限幅算法块1408（幅值上限UL=4MPa，幅值下限DL=0MPa）、1411（幅值上限UL=600℃，幅值下限DL=0℃）以后，利用过热蒸汽参数算法块1428（MODE 2：PT2HSteam），输入压力p，温度t，输出再热蒸汽焓值h。

　　利用过热蒸汽参数算法块1413（MODE 3：PT2HSteam），输入压力p，温度t，输出再热蒸汽密度ρ，除以系数992.4以后，进行开方、限幅算法块1417（幅值上限UL=1.05t/h，幅值下限DL=0.95t/h），与低压旁路阀A阀位反馈进行分段线性算法块1404、乘以修正系数4.92的值相乘，输出低旁A流量。

　　同理，与低压旁路阀B阀位反馈进行分段线性算法块1662、乘以修正系数4.92的值相乘，输出低旁B流量。

　　凝结水压力＋0.10MPa经过限幅算法块1437（幅值上限UL=4MPa，幅值下限DL=0MPa），凝结水温度经过限幅算法块1438（幅值上限UL=60℃，幅值下限DL=0℃），至水和水蒸气参数算法块1439（MODE 0：PT2HWater），输入压力p，温度t，输出低旁减温水焓值h。

　　分段线性算法块1404、1662的参数设置如表3。

表3 分段线性算法块1404、1662的参数设置

图5低旁流量计算

5 低旁减温水需求

　　低旁A出口蒸汽压力＋0.10MPa经过限幅算法块1444（幅值上限UL=1MPa，幅值下限DL=0MPa），低旁A出口蒸汽温度经过限幅算法块1445（幅值上限UL=200℃，幅值下限DL=0℃），至水和水蒸气参数算法块Ⅱ1439（MODE 2：PT2HSteam），过热蒸汽输入压力p，温度t，输出低旁A出口蒸汽焓值h。

　　低旁A出口蒸汽焓值h与再热蒸汽焓值之差乘以低旁A流量以后，再和其与低旁减温水焓值之差的比值，即为低旁A减温水需求。

　　低旁B减温水需求分析同理。

图6低旁减温水需求

6 低旁A减温水

　　低旁A减温水PID优化算法块1499的过程变量PV为低旁A出口蒸汽温度，设定值SP由运行人员通过模拟手动站优化功能算法块1504给出。

　　前馈信号FF取最大值算法块1507的输出AO，比较输入为AI1、AI4，AI1为低旁A指令经过分段线性算法块1509、常系数算法块（k=1.00）的值，分段线性算法块1509的参数设置为0。AI4为低旁A减温水需求除以常系数1.62以后，经过分段线性算法块1513，再经过限幅算法块1758（幅值上限UL=100，幅值下限DL=0）以后的值，分段线性算法块1513的参数设置如表4。

表4 分段线性算法块1513的参数设置
 

　　跟踪值TR为模拟输入选择算法块1967输出，当存在AO≤0%的1s脉冲信号时，TR=AI1=-0.2%，否则，TR=AI2=Y，即当存在AO＞0%的1s脉冲时，跟踪值TR为低压旁路A减温水调阀指令，当存在AO≤0%的1s脉冲，或者低压旁路A减温水调阀控制手动时，STR=1，PID优化算法块1499的输出AO=跟踪值TR。

　　另外，当AO≤0%时，闭锁减DL=1，闭锁输出AO进一步减小。

　　当低旁A减温水调阀指令与反馈偏差超过±15%时，或者低旁A出口蒸汽温度1s内变化＞5℃，或者低旁A出口蒸汽温度＞100.00℃，低旁A减温水模拟手动站优化功能算法块1504的强制手动MRE=1，低旁A减温水调阀指令Y由运行人员手动给定。

　　当低压旁路减温水调节阀反馈＞95%时，发出低压旁路减温水调节阀全开信号，当低压旁路减温水调节阀反馈＜5%时，发出低压旁路减温水调节阀全关信号。

　　低旁A减温水逻辑如图7。

图7低旁A减温水

结语

　　低压旁路系统将从锅炉再热器过来、不进入汽缸通流部分做功的蒸汽，经过降压、减温器，送至凝汽器，低压旁路在机组启停阶段投入运行，正常情况下，退出旁路运行，其作用是缩短机组启动时间，保护再热器，回收工质，降低噪音，低压旁路自动控制减少了运行人员对旁路系统的操作监视工作量。